Bronkhorst

Blogserie: Hoe gaan we om met lage flow?

21 Januari, 2020 Ron Tietge
Laboratory tubes

Deel 1: Wat zijn lage vloeistofflows?

Wat hebben microreactoren, katalysatoronderzoek en geurstofdosering met elkaar gemeen? Ze hebben allemaal te maken met lage vloeistofflows. Bij flowmeting en -regeling kunnen we onderscheid maken tussen "lage flow" en "hoge flow" . Maar wat betekent dat nu precies? Bronkhorst High-Tech is een bekende leverancier van flowmeters en flowregelaars voor "lage" flows. De hoogste tijd dus om uit te leggen wat we bedoelen met "lage vloeistofflows".

We hebben een serie blogs gemaakt met aanbevelingen voor een opstelling voor een lage vloeistofflow. Naast de definitie van "lage vloeistofflow" en tips voor het selecteren van een flowmeter adviseren we je in deze blogs over systeemlay-outs, verbindingsmaterialen en vloeistoftoevoersystemen. Omdat flowopstellingen en procesomstandigheden van klant tot klant verschillen, bestaat er geen alles-in-een-oplossing. Een passend advies vereist inzicht in en kennis over de toepassing bij de klant.

 

Wat zijn (ultra)lage vloeistofflows?

De definitie van "laag" is vrij algemeen en mede afhankelijk van de toepassing. In de bulkindustrie vindt men flows lager dan 500 kg/h klein, maar in de research gebruikt men dit begrip voor flows die kleiner zijn dan 100 gram per uur. Deze blogs gaan over het verwerken - meten en regelen - van vloeistofflows tot 100 g/h. Bovendien gaan we dieper in op ultrakleine flows - dan bedoelen we die van minder dan 5 g/h.

Om hiervan een beter beeld te krijgen, kijken we naar een waterdruppel. Bij een diameter van een halve centimeter staat 100 gram per uur gelijk aan ongeveer 2000 waterdruppels per uur - best weinig dus. En 100 druppels komt overeen met 5 gram - wat in een uur gedoseerd moet worden.

Het nut van nauwkeurige instrumenten voor het meten en regelen van lage vloeistofflows is bij vele toepassingen bewezen. Voorbeelden:

  •  Bij het boren van gaten tijdens de productie van rompdelen van vliegtuigen wordt de toevoer van ongeveer 100 g/h boorolie als smeermiddel bewaakt. Lees onze application note: Lubricant dosing in airplane manufacturing
  •  In onderzoek naar de productie van kwalitatief hoogwaardig grafeen wordt een ultralage flow vloeibaar ethanol - 2 g/h - verdampt om een stabiele ethanoldampflow als koolstofbron te genereren. Lees meer in de application note: Onderzoek naar hoogwaardige grafeenproductie
  •  Bij het onderzoek naar katalyse onder hoge druk moeten lage vloeistofflows koolwaterstofverbindingen worden gedoseerd als een stabiele flow zonder schommelingen. Lees onze application note:  Catalysis at high pressure.
  •  In de farmaceutische industrie en de biotechnologie zorgen labs-on-a-chip en andere microfluïdische apparaten voor een sterke afname van de hoeveelheid chemicaliën en de duur van experimenten in vergelijking met de traditionele middelen. Lees: Flow measurement in microfluidics
  •  De typerende geur van aardgas of biogas is afkomstig van een ‘waarschuwingsmiddel’ dat als vloeibare toevoeging in kleine, maar continue hoeveelheden in het gas wordt geïnjecteerd. Lees de application note: Controlled supply of odorant to natural gas
In al deze gevallen is meting of dosering van de juiste hoeveelheid vloeistof - niet te veel, niet te weinig - essentieel voor de goede werking van het betreffende proces.

Lage vloeistofflow: Smeermiddeldosering in de vliegtuigbouw
Smeermiddeldosering in de vliegtuigbouw
Lage flow met gas
Consumenten gas
Mass flow versus Volume flow

Massflow vs. volumeflow


In de voorgaande paragraaf is de flow uitgedrukt in gewichtseenheden zoals gram/uur of milligram/seconde. Veel gebruikers denken en werken echter in volume-eenheden. Dat is geen probleem zolang we dezelfde referentie-omstandigheden aanhouden. Zie onze blog ‘Weet je waarom referentie-omstandigheden bij massflow zo belangrijk zijn?’ om meer te leren over referentie condities.

Leer meer over mass flow referenties

Wat is er zo typerend aan lage flows?

Wat onderscheidt een lage vloeistofflow van minder dan 100 g/h van normale of hoge  flows? Bij (ultra)lage flowtoepassingen treden verschijnselen op die bij hogere flows niet voorkomen of niet relevant zijn. Door de (zeer) kleine hoeveelheden vloeistof die worden verplaatst, zijn (ultra)kleine flows zo gevoelig dat zelfs de kleinste verstoringen in het proces of in de omgevingsomstandigheden een enorme invloed op de stabiliteit van de flow kunnen hebben. De invloed van externe factoren op de stabiliteit van de flow is hier essentieel - evenals de middelen om deze factoren te reguleren. Zo kan zelfs een kleine lekkage van een gas of een vloeistof in of vanuit het proces een aanzienlijke invloed hebben op de gewenste vloeistofflow. Bovendien kun je je wel voorstellen dat vaste deeltjes of verontreinigingen in de kleine vloeistofkanaaltjes kunnen zorgen voor een ongewenste belemmering van de flow. En vooral bij het doseren van een kleine vloeistofflow leidt een onstabiele druk tot een onstabiele flow. Variaties in voordruk, schommelingen door een te groot slagvolume van de pomp ten opzichte van het flowbereik en het oplossen van gas (perslucht) bij het op druk brengen van een te doseren vloeistof: alle drie zullen ze leiden tot een onstabiele flow.

Kennis van de toepassing en van de fysieke transportkenmerken van het proces is essentieel in de complexe materie van de verwerking van lage flows. Het optimaliseren van de stabiliteit van de flow en de prestaties van vloeistofsystemen vereist een grondige kennis van vloeistofkenmerken en systeemcomponenten onder uiteenlopende omstandigheden. Elke component die in een vloeistofsysteem wordt gebruikt, kan het gedrag van een vloeistof beïnvloeden of op andere componenten inwerken, vooral bij lage flows.

Oplossingen voor optimale prestaties

Binnen het scala aan Bronkhorst-producten zijn de thermische μ-FLOW en LIQUI-FLOW- massflowmeters en -regelaars evenals de Coriolis-gebaseerde mini CORI-FLOW ML120- en mini CORI-FLOW M12-apparaten bijzonder geschikt voor (ultra)kleinevloeistofflowtoepassingen. Een massflowmeter bestaat uit een sensor die alleen het flowbereik van het medium meet; een massflowregelaar combineert die sensor met een regelventiel om het flowbereik van het medium te regelen. Zie ook de ‘massflowregelaartheorie’.

Flowregelaars worden gewoonlijk gebruikt om een stabiele flow te creëren. Maar voor optimale prestaties is heel wat meer nodig dan alleen een uitstekende flowregelaar. Je moet er bijvoorbeeld ook voor zorgen dat de opstelling niet lekt en je de juiste leidingen voor kleine volumes gebruikt. Bovendien moet je in drukvaten gassen vermijden die in een vloeistof oplossen, of middelen toepassen die zulke gassen verwijderen. In het volgende deel van deze blogserie bespreken we deze en andere kwesties meer gedetailleerd door te kijken naar praktische tips voor het selecteren van het juiste apparaat voor een kleine flow.

Wilt u meer informatie over flowmeters of -regelaars?

Wilt u het laatste nieuws ontvangen over trends in flow control? Schrijf u dan in voor onze maandelijkse nieuwsbrief. 

Vraag advies Inschrijven nieuwsbrief

Bronkhorst NEDERLAND

Lunet 10c
3905 NW Veenendaal
Tel. +31 (0)318 55 12 80
[email protected]

Copyright © 2020 Bronkhorst. All rights reserved.     Sitemap     Disclaimer     Privacy note